ISEP - DM – Energias Sustentáveis
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Browsing ISEP - DM – Energias Sustentáveis by Author "Almeida, Francisco José Alves de"
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- Otimização da produção de bioetanol a partir de palha de milho cultivado para fitorremediação de solos contaminados com metais pesadosPublication . Almeida, Francisco José Alves de; Caetano, Nídia de SáA procura global por energia e produtos materiais têm vindo a crescer imenso. As principais fontes de energia e produtos químicos são os combustíveis fósseis, recursos altamente poluidores do ambiente, que levantam questões importantes não só a nível ambiental, mas como também económico e social. Esta dependência dos combustíveis fósseis pode levar a uma potencial crise energética no futuro quando estes começarem a esgotar. Para combater isto é necessário encontrar e utilizar recursos mais sustentáveis. A biomassa lignocelulósica é uma alternativa bastante promissora. A biomassa lignocelulósica está presente em grandes quantidades e oferece diversas opções para a produção de bioenergia. A produção de biocombustíveis renováveis e sustentáveis, como é o caso do bioetanol ou do biodiesel, a partir de biomassa está a ganhar interesse global. Os biocombustíveis trazem benefícios do ponto de vista ambiental e económico. O bioetanol produzido a partir de biomassa renovável, surge como um combustível sustentável, mais limpo, ambientalmente seguro, neutro em carbono e uma alternativa verde para o combustível fóssil. Este trabalho teve como objetivo principal valorizar a biomassa lignocelulósica (palha de milho) resultante da fitorremediação de um solo contaminado com metais pesados como o zinco (Zn) e o cádmio (Cd), através da otimização do processo de obtenção de açúcares usados na produção de bioetanol. O processo de produção de bioetanol inclui três etapas fundamentais: o pré-tratamento da biomassa de forma a aumentar a eficiência dos processos seguintes; a hidrólise, que converte a celulose e a hemicelulose da biomassa lignocelulósica em açúcares; e a fermentação, que utiliza microrganismos para converter esses açúcares em etanol. Este estudo focou-se na otimização das etapas de pré-tratamento com ácido diluído e de hidrólise enzimática, sendo a palha de milho a biomassa lignocelulósica, algumas provenientes de solos contaminados com metais pesados e outra palha servindo de controlo. De forma a otimizar estas etapas foi usada a metodologia de Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR). Neste método foram usados três pontos centrais e estudadas 3 variáveis independentes, a saber: para o pré-tratamento ácido, a temperatura do banho (T), o tempo de reação (t) e a concentração do ácido (CA); e para a hidrólise enzimática, a temperatura do banho (T), o tempo de reação (t) e a quantidade de enzima (E). A resposta analisada em ambos os casos foi a soma dos açúcares (SA) obtidos, após leitura com cromatografia líquida de alta eficiência. Na otimização do prétratamento foram realizados 51 ensaios no total. Para a otimização da hidrólise foram executados 34 ensaios. As condições ótimas para o pré-tratamento com ácido clorídrico diluído foram determinadas para as biomassas utilizadas neste estudo, que se passam a enumerar: para a biomassa do solo de Controlo uma temperatura de 86,8 °C, tempo de reação de 6,6 horas e uma concentração do ácido de 3,2% v/v, foi considerado ótimo e previu-se um resultado de 16,4 g/L de açúcares (resultado experimental de validação de 15,2 g/L); para a biomassa do solo de Estarreja foi considerado ótimo uma temperatura de 86,7 °C, tempo de reação de 6,9 horas e uma concentração do ácido de 3,6% v/v e previu-se um resultado de 11,4 g/L de açúcares (resultado experimental de validação 12,0 g/L); por último para a biomassa do solo da Panasqueira foram determinados uma temperatura de 86,6 °C, tempo de reação de 7,3 horas e uma concentração do ácido de 3,6% v/v, como sendo as condições ótimas e previu-se um resultado de 13,5 g/L de açúcares (resultado experimental de validação 12,5 g/L). Para a hidrólise enzimática com Accellerase 1000, só se procedeu à análise das palhas dos solos de controlo e Panasqueira. A biomassa do solo de controlo apresentou as condições ótimas como sendo temperatura igual a 54 °C, tempo de reação de 30,3 horas e volume de enzima de 2,5 mL, com um resultado previsto de 17,2 g/L de açúcares (resultado experimental de validação 16,8 g/L) e a biomassa do solo da Panasqueira apresentou temperatura igual a 43 °C, tempo de reação de 38,5 horas e volume de enzima usado de 3 mL como condições ideais, com um resultado previsto de 17,6 g/L de açúcares (resultado experimental de validação 17,5 g/L).